John Dalton

John Dalton około 1834

John Dalton (ur 6 września 1766 w Eaglesfield , Cumberland , † 27 lipca 1844 w Manchesterze ) był angielski przyrodnik i nauczyciel . Ze względu na swoje fundamentalne badania nad teorią atomową uważany jest za jednego z pionierów chemii . Na jego cześć jednostka masy atomowej u (nieaktualna: amu) została nazwana „Dalton” w regionie anglo-amerykańskim .

Żyj i działaj

John Dalton, rysunek około 1879 r

Dalton dorastał jako syn tkacza kwakrów i uczęszczał do szkoły, w której sam pracował jako nauczyciel. Miał wtedy prawdopodobnie zaledwie dwanaście lat. Od 1781 prowadził wraz z bratem i kuzynem szkołę w Kendal.

Dalton początkowo zajmował się – podobnie jak jego były nauczyciel Elihu Robinson – przede wszystkim meteorologią . W wieku 21 lat sam prowadził badania meteorologiczne i produkował dla siebie i innych klientów urządzenia naukowe, takie jak barometry i termometry. Od 1787 wygłasza publiczne wykłady z mechaniki, optyki, astronomii i geografii.

W 1791 opublikował pracę Obserwacje i eseje meteorologiczne . W 1793 Dalton dostał pracę w „Warrington Academy” w Manchesterze jako nauczyciel matematyki i nauk ścisłych. Wynagrodzenie w tej uczelni było znacznie lepsze niż w szkole w Kendal. Dopiero w 1796 roku Dalton zaczął zajmować się chemią, zwłaszcza składem powietrza.

Jednak około 1800 roku zrezygnował z praktyk i zadowolił się dochodami z prywatnych czesnego. Od 1800 roku Dalton nawiązał kontakt z Towarzystwem Literacko-Filozoficznym Manchesteru. Firma ta umożliwiła mu wydrukowanie swoich prac meteorologicznych i założenie własnego laboratorium.

Dalton zajmował się powietrzem, wodą, wiatrem i deszczem. Najpierw rozwinął teorię, że w mieszaninie gazów każdy pojedynczy gaz ma swoje własne ciśnienie cząstkowe w każdej temperaturze, niezależnie od innych gazów ( prawo Daltona ).

Dalton postawił również hipotezę, że prężność pary jest taka sama dla wszystkich cieczy w tej samej odległości temperaturowej od punktu wrzenia. Stwierdził stałą ekspansję ilości gazu nad cieczą dla każdego stopnia wzrostu temperatury – dla wody i eteru dietylowego . Nie jest to jednak regułą w przypadku innych płynów.

W tym kontekście Dalton (niezależnie od Josepha Louisa Gay-Lussaca , od którego to prawo jest zwykle nazywane) znalazł prawo proporcjonalnej ekspansji gazu czystych gazów (tlen i azot) wraz ze wzrostem temperatury (1801). Tutaj znalazł współczynnik proporcjonalności 1/266 ≈ 0,00375, podobnie jak Gay-Lussac (prawidłowa wartość to około 0,365). Z powodu tej zależności objętość gazów zmniejsza się w niskich temperaturach. Dalton ukuł termin „ zero bezwzględne ” dla gazu, tj. temperatury, w której gaz powinien być ciekły lub stały.

W następnym roku Dalton zbadał skład powietrza i doszedł do dość dokładnych wyników w zakresie zawartości tlenu (21%) i azotu (79%).

Dalton zajmował się wówczas również mieszaninami gazów nad rozpuszczającą się cieczą. Jego przyjaciel William Henry wykazał, że rozpuszczalność pojedynczego gazu jest proporcjonalna do ciśnienia pojedynczego gazu nad cieczą ( prawo Henry'ego ). Teraz Dalton założył, że cząstki gazu o różnych właściwościach wagowych również wykazują zmiany w ich zachowaniu rozpuszczalności. Cząstki lekkie (np. wodór) mieszaniny gazów są gorzej rozpuszczane w rozpuszczalniku przy tym samym ciśnieniu niż cząstki ciężkie (np. cząstki dwutlenku węgla). Na podstawie rozpuszczalności gazów przy tych samych ciśnieniach oraz na podstawie pomiarów analitycznych innych autorów Dalton był w stanie sporządzić tabelę ze względnymi masami atomowymi cząstek. 21 października 1803 r. złożył notę do Towarzystwa Literacko-Filozoficznego w Manchesterze .

Ustawił względną wagę wodoru równą 1. W przypadku węgla w 1803 r. wyniosła 4,3, tlenku węgla 9,8, tlenu 5,5, azotu 4,2, wody 6,5, alkoholu etylowego 15,1. Jak wymyślił te wartości, nie wyjaśnił szczegółowo. Później poprawił wskazanie ciężarów atomowych; w 1810 wynosiła 5,4 dla węgla, 7 dla tlenu, 6 dla azotu. Dla Daltona woda, etanol i tlenek węgla były nadal najmniejszymi (atomowymi), niepodzielnymi cząstkami. Dalton nie potrafił jeszcze odróżnić cząsteczki od atomu. Wartości Daltona nadal były dalekie od prawidłowych wartości, a także podał częściowo błędne wzory empiryczne (jak na kwas azotowy). Według Wilhelma Ostwalda jednym z powodów było to, że odmówił pracy zagranicznej, a zwłaszcza pracy nieanglojęzycznej. Masy atomowe znacznie dokładniej określał od 1810 r. Jöns Jakob Berzelius .

Z badań Alexandra von Humboldta i Gay-Lussaca wiadomo było, że woda zawiera 12,6 części wagowych wodoru i 87,4 części wagowych tlenu. Dalton założył teraz, że substancje mogą parować się tylko w bardzo określonych stosunkach wagowych (synteza). Na przykład element A może połączyć się z elementem B, tworząc połączenie AB. Może być również możliwe, że części A i 2 1 część B tworzą połączenia A 2 B, trzy części A można również połączyć w jedną część B, z wytworzeniem 3 B. W każdym przypadku podczas parowania zawsze musi wystąpić całkowita wielokrotność składnika. Hipoteza ta stała się później prawem wielokrotnych proporcji . Hipoteza atomu, która wcześniej była postulowana jedynie spekulacyjnie, została w ten sposób udowodniona naukowo. W swojej pracy nad teorią atomową przetworzył odkrycia Jeremiasa Benjamina Richtera .

Hipotezę tę wkrótce poparli Thomas Thomson i William Hyde Wollaston . W 1808 r. ustalili, że węglan zawiera jedną część dwutlenku węgla, a wodorowęglan dwie części dwutlenku węgla. Thomson był również w stanie poprzeć prawo wielu proporcji za pomocą soli kwasu szczawiowego . Prawo wielu proporcji ma swoje znaczenie tylko dzięki związkom atomowym związanym z cząsteczkami i jonami. Według Daltona związki o strukturze stechiometrycznej nazwano później daltonidami .

Myśl o atomie i masach atomowych pojawiła się jako produkt uboczny jego listy. Thomas Thomson wziął pomysły Daltona i rozpowszechnił je w podręczniku, który również cieszył się dużym zainteresowaniem za granicą.

Dopiero Jöns Jakob Berzelius określił dokładniej względne wagi połączeń w 1810 roku.

Dokładnego rozróżnienia między atomem a cząsteczką dokonał dopiero wiele lat później Stanislao Cannizzaro , ponieważ chemicy nie mieli wówczas pojęcia, że ​​dwa identyczne atomy (np. atomy wodoru) mogą się połączyć, tworząc cząsteczkę wodoru.

W Londynie Dalton wygłosił wiele wykładów przed „Instytucją Królewską”. W 1816 Dalton został wybrany członkiem korespondentem Académie des Sciences w Paryżu.

W 1822 zaproponowano mu członkostwo w Towarzystwie Królewskim . W 1826 roku jako pierwszy naukowiec otrzymał Medal Królewski (zwany też „Złotym Medalem”) za zasługi w dziedzinie chemii. W 1834 roku został wybrany do Amerykańskiej Akademii Sztuki i Nauki , a w 1835 roku jako Honorowego Fellow w Royal Society of Edinburgh . Od 1820 był członkiem zagranicznym Bawarskiej Akademii Nauk, a od 1827 członkiem korespondentem Pruskiej Akademii Nauk .

Jego imieniem nazwano księżycowy krater Dalton i asteroidę (12292) Dalton .

Podsumowanie ważnej pracy Johna Daltona

  • Badania rozszerzalności cieplnej gazów i wyznaczanie współczynników rozszerzalności cieplnej .
  • 1805: Sformułowanie prawa ciśnień cząstkowych, prawo Daltona , zgodnie z którym całkowite ciśnienie mieszaniny gazowej jest równe sumie ciśnień poszczególnych gazów.
  • Opracowanie tablic prężności par z badań procesów wrzenia, parowania i parowania .
  • Już w 1787 roku obserwacje meteorologiczne skłoniły go do podejrzeń, że deszcz jest spowodowany spadkiem temperatury w atmosferze. W ten sposób zaprzeczył panującej opinii, że za opady odpowiadają różnice ciśnień w górnych warstwach atmosfery.
  • Odkrycie prawa wielu proporcji (1808): „Jeśli dwa pierwiastki tworzą ze sobą kilka związków, stosunki mas, z jakimi pierwiastki występują w tych związkach, są w stosunku małych liczb całkowitych”.
  • Ustanowienie tabeli mas atomowych. Były to szablony do późniejszego opracowania układu okresowego pierwiastków .
  • Opracowanie pierwszego chemicznego języka migowego dla atomów i molekuł, który jednak się nie przyjął, ponieważ język migowy był bardziej popularny wśród Jönsa Berzeliusa.
  • Dalton odkrył również czerwono-zielony słaby wzrok (daltonizm), na który cierpiał. Powiedział jednemu ze swoich przyjaciół, aby po jego śmierci przeprowadził sekcję jednego oka, ponieważ podejrzewał, że niebieska ciecz w jego oku jest przyczyną dziwnych kolorów, które widział.
  • Zawód z językoznawstwem

Do teorii atomowej

Jego najważniejszą publikacją będzie prawdopodobnie jego książka A New System of Chemical Philosophy, wydana w 1808 roku . Wyłożył w nim swoją hipotezę atomową, która definiuje atom jako najmniejszą jednostkę materii. Postawił w nim hipotezę, że istnieje tyle różnych atomów, ile jest pierwiastków: „Elementy składają się z identycznych i niepodzielnych cząstek, atomów, które są charakterystyczne dla danego pierwiastka”. Dalton ustalił (i to była najbardziej uderzająca różnica w stosunku do modelu atomowego Demokryta ), że atomy różnią się masą. Według Daltona atomy mogą być ze sobą połączone (=synteza) lub połączone atomy mogą być od siebie oddzielone (=analiza).

Dzięki jego rozważaniom można było wyjaśnić prawo stałych proporcji ( Joseph-Louis Proust , 1794), jego prawo wielu proporcji i prawo proporcji równoważnych (Richter, 1791). Masa atomowa jednostkowe zatem również znany jako Dalton w przeszłości. Jeden dalton (Da) w przybliżeniu odpowiada masie atomu wodoru (1,66 · 10 -27 kg) i jest również określany jako jednostka masy atomowej u .

John Dalton stworzył pierwszy naukowy model atomowy, który można podsumować w czterech kluczowych stwierdzeniach:

  1. Każda substancja składa się z najmniejszych, niepodzielnych kulistych cząstek, atomów.
  2. Wszystkie atomy danego pierwiastka mają taką samą objętość i masę. Atomy różnych pierwiastków różnią się objętością i masą.
  3. Atomy są niezniszczalne. Nie mogą zostać zniszczone ani stworzone przez reakcje chemiczne.
  4. W reakcjach chemicznych atomy materiałów wyjściowych są tylko przegrupowywane i łączone ze sobą w określonych proporcjach.

Czcionki

  • Nowy system filozofii chemicznej , tom 1, część 1, Manchester, Londyn 1808, Archiwum , tom 1, część 2, 1810, Archiwa , tom 2, część 1, 1827, Archiwum
  • Obserwacje i eseje meteorologiczne , Manchester, wydanie 2 1834, Archiwum
  • Wilhelm Ostwald (red.): Podstawy teorii atomowej. Traktaty J. Daltona, WH Wollaston , Lipsk, Ostwalds Klassiker 1889, Archives , w tym Daltona: O absorpcji rodzajów gazu przez wodę i inne ciecze (Memoirs Lit. Phil. Soc. Manchester, tom 1, 1805), Nowy system filozofii chemicznej, 1808, część 1, rozdział 2, s. 141-144

literatura

linki internetowe

Commons : John Dalton  - kolekcja obrazów, filmów i plików audio
Wikicytaty:  Cytaty Johna Daltona

Indywidualne dowody

  1. ↑ Karl Heinrich Wiederkehr w Fritz Krafft (red.): Wielcy przyrodnicy. Leksykon biograficzny. Wydanie drugie w Düsseldorfie. 1986, s. 95 n.
  2. ↑ a b c d e f Wilhelm Ostwald: Dalton. W: Günther Bugge (red.): Księga wielkich chemików. Verlag Chemie, Weinheim 1974, ISBN 3-527-25021-2 , s. 378-386
  3. ^ Bugge, Księga wielkich chemików, Verlag Chemie 1979, tom 1, s. 382
  4. ^ Günther Bugge: Księga wielkich chemików . Verlag Chemie, Weinheim 1974, ISBN 3-527-25021-2 , s. 390, przypis 14
  5. ↑ Uwaga: Rozpuszczalność gazów w cieczy zależy również od innych czynników, takich jak dysocjacja, ale nie było to wówczas znane
  6. ^ FW Clarke : Teoria atomowa . W: Nauka . taśma 18 , nie. 460 , 23 października 1903, s. 513-529 , doi : 10.1126 / science.18.460.513 , JSTOR : 1630501 (angielski).
  7. ↑ John Dalton: O absorpcji gazów przez wodę i inne ciecze . W: Pamiętniki Towarzystwa Literacko-Filozoficznego w Manchesterze, seria druga . taśma 1 , 1805, s. 271-87 (angielski, lemoyne.edu [dostęp 24 kwietnia 2019]). (Język angielski)
  8. ^ Bugge, Wielcy chemicy, tom 1, s. 383
  9. ^ B William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft, 1992, ISBN 3-528-06645-8 , s. 84 ff.
  10. ^ Katalog stypendystów. Indeks biograficzny: Byli stypendyści RSE 1783–2002. Royal Society of Edinburgh, dostęp 19 października 2019 r .
  11. ^ Wpis członka Johna Daltona w Bawarskiej Akademii Nauk , dostęp 22 stycznia 2017 r.
  12. ↑ Członkowie poprzednich akademii. Johna Daltona. Akademia Nauk Berlin-Brandenburgia , dostęp 11 marca 2015 r .
dane osobiste
NAZWISKO Dalton, John
KRÓTKI OPIS Angielski przyrodnik i nauczyciel
DATA URODZENIA 6 września 1766
MIEJSCE URODZENIA Eaglesfield , Cumberland
DATA ZGONU 27 lipca 1844 r
MIEJSCE ŚMIERCI Manchester